面向智能城市的电动汽车多维度监测系统的设计

吴 昶，马玉婷，韩紫烨，艾文灏，熊 炜

（三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

在当今国际环境下，能源动力与环境问题备受瞩目，电动汽车的发展迎来了一个新的热潮。在政府的大力支持下，国内电动汽车研发起步虽较晚，但发展迅猛。与此同时，考虑到未来交通的发展，电动汽车领域仍然存在许多亟待解决的问题，如电池电量的查询和充电的便利性、电动汽车的安全隐患以及如何提高电动汽车舒适性等问题。针对以上情况，本文提出了面向智能城市的电动汽车多维度监测系统，分析数据，实现交通参与者与电动汽车的远程交互。系统基于物联网将交通所涉及的元素进行智能化，改变了人们的生活方式，助力实现数字化转型。

1 系统总体设计方案

整个系统由3部分组成，分别是放置于电动汽车内部的单片机硬件监测部分，负责数据中转、储存、显示及处理的服务器，手机APP部分。单片机硬件监测部分采集电动汽车的地理位置（室外GPS+室内定位）、电池电量、电池温度、车内温度以及碰撞信息等，并通过GPRS通信模块上传至服务器生成直观的曲线图，再由服务器传至手机APP端，方便用户获知电动汽车相关信息[1]。图1为系统总体设计图。

2 单片机硬件检测部分设计

图1 系统总体设计图

单片机硬件监测部分可采集电池电量和GPS信息。在电动汽车电池电量不多的时候，系统会通过手机APP提醒车主并可以为车主进行充换电导航，引导车主前往最适合的充电站。单片机硬件监测部分由单片机STM32F103、GPRS通信模块、GPS定位模块、WiFi模块、霍尔电压传感器、温度传感器以及加速度传感器组成[2]，如图2所示。

图2 系统硬件设计图

STM32F103具有2个12位模数转换器和9个通信接口[3]。GPRS通信模块用于实现单片机硬件监测部分与服务器的通信连接，本系统使用SIM800。GPS定位模块用于采集电动汽车的经纬度信息。由于GPS定位模块在室内停车场可能出现信号不稳定的状况，这里改用WiFi模块进行室内停车场的电动汽车定位。系统采用4个型号为ESP8266的WiFi模块，1个位于单片机硬件监测部分以STA站点模式工作，其余3个WiFi模块分布在室内停车场各处以AP热点模式工作[4]。霍尔电压传感器用于采集电动汽车的电压信息，系统采用的是CHV-25P/400霍尔电压传感器。温度传感器模块用于采集电动汽车电池温度和车内温度。系统采用的是LM35D集成温度传感器。加速度传感器模块用于采集电动汽车的加速度数据。当加速度超过某一定值时，判定汽车发生碰撞。系统采用的是MMA7361L加速度传感器。

3 服务器三层架构

系统服务器内部由界面层、业务逻辑层和数据访问层构成[5-7]。服务器可对转换后的信息进行判断，并发出指令进行相应动作。服务器主界面如图3所示，电池电压、室内温度、电池温度、室内定位坐标以及加速度信息均可实时显示。当检测到事故碰撞时，“接收到报警信息”下方变为“是”，并显示事故发生地点的经纬度信息。

4 多维度监测系统的实用性

在国家和各地方政府的积极引导和公众对新能源汽车的持续关注下，电动汽车在国内将迎来一个蓬勃的发展时期。本系统在电动汽车的基础上加入在线监测和报警模块，通过GPRS实时将信息传递给用户端，快捷便利，实用性强。具体实用场景如图4所示。

5 结 论

本文针对目前电动汽车市场出现的主要问题，设计了具有室内定位新方式、保障车主人身安全、充换电导航、远程控制的实现以及保障车辆安全等功能的多维度监测系统。通过单片机硬件监测部分实时采集电动汽车的地理位置、碰撞信息、电池电量、电池温度以及车内温度等信息，在STM32F103嵌入式平台进行处理，通过GPRS通信模块与服务器进行数据交换，服务器对数据进行分析并与手机APP端通信，实现交通参与者与电动汽车的远程交互，可广泛应用于未来电动汽车领域。

我先生说，倘若是他，会选择跟孩子讨论：“非得听妈妈的话吗？在什么情况你会听？而什么情况下不听？”我很赞同。正如之前所说，世界是复杂的，而它的丰富也正孕育在这复杂性中。没有哪个问题会有简单的“标准答案”，每个人都可以根据自己的见解，提供自己的回答。所以我也希望能把每个故事都讲成是一个开放式的结构，让各种可能性都得以存在。

图3 服务器主界面图

图4 系统应用图